The Process Development of Plasma Nitridation for High-K Dielectrics and Metal Gate(I)

本計劃為三年期的計劃，將以製程開發為重點，針對矽上絕緣層元件(silicon on insulator,SOI)可能面臨的兩大問題進行研究:(1)由於閘極氧化層越來越薄，使得SOI 將來所面臨的問題將是閘極氧化層的漏電流與崩潰，因此如何改善閘極氧化層，甚至使用高介電質絕緣層將是一關鍵性的製程。(2)複晶矽閘極的空乏效應，造成驅動電流無法大量上升。以及功函數差質將使的臨界電壓難以利用傳統的離子佈值調整，因而金屬閘極的功函數差質將是一關鍵性的應用。製程開發將是本計劃的研究目標。(一) 氮電漿氮化效應研究：本計劃將以先前本實驗室的研究成果為基礎，將開發的製程『氮電漿氮化』，在介電層介面特殊的氮化或氟化處理，使其表面缺陷降低，進而觀察Trapping 現象在HfO2 的影響，因此研究重點將以下列說明:1. NH3 plasma surface nitridation effects on the HfO22. N2 plasma surface nitridation effects on the HfO23. Nitrogen Doping Effects on High-k Materials(二) 氮電漿氮化Metal Gate 在SOI substrate 的製程開發與特性分析:複晶矽閘極的空乏效應，造成驅動電流無法大量上升。以及功函數差質將使的臨界電壓難以利用傳統的離子佈值調整，因而金屬閘極的功函數差質將是一關鍵性的應用。因此研究重點將以下列說明:1. TaN Metal Gate Deposition by Ar/N2 Sputtering2. Thermal Stability for Metal Gate and Its Resistance3. Optimization for Metal Gate with High-k Dielectric-Capacitors(三)結合氮電漿氮化HfO2 與metal gate 於SOI 元件的製程開發：製程整合將是最大的挑戰。因為SOI 的關鍵製程包括: Body thin film, Gate Pattern, GateOxide, Raised Source and Drain 等，所以需要累積夠多的製程技術以開發整合製程。

Project ID:PB9308-3954
External Project ID:NSC93-2215-E182-002